A crack impinging an interface joining two dissimilar materials may arrest or may advance by either penetrating the interface or deflecting into the interface. The competition between deflection and penetration is examined in this paper when the materials on either side of the interface are elastic and isotropic. The energy release rate for the deflected crack is compared with the maximum energy release rate for a penetrating crack. The results can be used to determine the range of interface toughness relative to bulk material toughness which ensures that cracks will be deflected into the interface.

How green was my valley: Green carbon science focuses on the transformations of carbon-containing compounds in the entire carbon cycle. The ultimate aim is to use carbon resources efficiently and minimize the net CO2 emission. This holistic view also has ramifications for related fields including petroleum refining and the production of liquid fuels and chemicals from coal, methane, CO2, and biomass.

Kinking of a plane strain crack out of the interface between two dissimilar isotropic elastic solids is analyzed. The focus is on the initiation of kinking and thus the segment of the crack leaving the interface is imagined to be short compared to the segment in the interface. Accordingly, the analysis provides the stress intensity factors and energy release rate of the kinked crack in terms of the corresponding quantities for the interface crack prior to kinking. Roughly speaking, the energy release rate is enhanced if the crack heads into the more compliant material and is diminished if it kinks into the stiff material. The results suggest a tendency for a crack to be trapped in the interface irrespective of the loading when the compliant material is tough and the stiff material is at least as tough as the interface.

Abstract Several decades of research have identified the specific tumor microenvironment (TME) to develop promising nanotheranostics, such as pH‐sensitive imaging, acidity‐sensitive starving therapy, and hydrogen peroxide‐activated chemotherapy, etc. Herein, a novel TME‐mediated nanoplatform employing antiferromagnetic pyrite nanocubes is presented, exploiting the intratumoral, overproduced peroxide for self‐enhanced magnetic resonance imaging (MRI) and photothermal therapy (PTT)/chemodynamic therapy (CDT). Through the activation of excessive peroxide in the tumor microenvironment, pyrite can lead to in situ surface oxidation and generate hydroxyl radicals to kill tumor cells (i.e., CDT). The increase of the valence state of surface Fe significantly promotes the performance of MRI accompanied by CDT. Furthermore, the localized heat by photothermal treatment can accelerate the intratumoral Fenton process, enabling a synergetic PTT/CDT. To our best knowledge, this is the first study to use the TME‐response valence‐variable strategy based on pyrite for developing a synergetic nanotheranostic, which will open up a new dimension for the design of other TME‐based anticancer strategies.

Hydrogen production by electrocatalytic water splitting is an efficient and economical technology, however, is severely impeded by the kinetic-sluggish and low value-added anodic oxygen evolution reaction. Here we report the nickel-molybdenum-nitride nanoplates loaded on carbon fiber cloth (Ni-Mo-N/CFC), for the concurrent electrolytic productions of high-purity hydrogen at the cathode and value-added formate at the anode in low-cost alkaline glycerol solutions. Especially, when equipped with Ni-Mo-N/CFC at both anode and cathode, the established electrolyzer requires as low as 1.36 V of cell voltage to achieve 10 mA cm-2, which is 260 mV lower than that in alkaline aqueous solution. Moreover, high Faraday efficiencies of 99.7% for H2 evolution and 95.0% for formate production have been obtained. Based on the excellent electrochemical performances of Ni-Mo-N/CFC, electrolytic H2 and formate productions from the alkaline glycerol solutions are an energy-efficient and promising technology for the renewable and clean energy supply in the future.

ZnO thin films have been grown heteroepitaxially on epi-GaN/sapphire (0001) substrates. Rutherford backscattering spectroscopy, ion channeling, and high resolution transmission electron microscopy studies revealed high-quality epitaxial growth of ZnO on GaN with an atomically sharp interface. The x-ray diffraction and ion channeling measurements indicate near perfect alignment of the ZnO epilayers on GaN as compared to those grown directly on sapphire (0001). Low-temperature cathodoluminescence studies also indicate high optical quality of these films presumably due to the close lattice match and stacking order between ZnO and GaN. Lattice-matched epitaxy and good luminescence properties of ZnO/GaN heterostructures are thus promising for ultraviolet lasers. These heterostructures demonstrate the feasibility of integrating hybrid ZnO/GaN optoelectronic devices.

The common existence of hypoxia in solid tumors has been heavily researched because it renders tumors more resistant to most standard therapeutic methods, such as radiotherapy (RT), chemotherapy, and photodynamic therapy (PDT), and is associated with a more malignant phenotype and poor survival in patients with tumors. The development of hypoxia modulation methods for advanced therapeutic activity is therefore of great interest but remains a considerable challenge. Since the significant development of nanotechnology and nanomedicine, functionalized nanomaterials can be exploited as adjuvant "drugs" for these oxygen-dependent standard therapies or as hypoxia initiators for advanced new therapies to solid tumors. In this Account, we summarize our recent studies on the design and synthesis of nanomaterials with a set of desired chemistry benefits achievable by modulating hypoxia, suggesting a valid therapeutic option for tumors. The investigated strategies can be categorized into three groups: The first strategy is based on countering hypoxia. Considering that O2 deficiency is the major obstacle for the oxygen-dependent therapies, we initially developed methods to supply O2 by taking advantage of the hypoxia-responsive properties of nano-MnO2 or nanomaterials' photothermal effects for increased intratumoral blood flow. The second approach is to disregard hypoxia. Possible benefits of nanoagents include reducing/eliminating reliance on O2 or making O2 replacements as adjuvants to standard therapies. To this end, we investigated a nano-upconversion/scintillator with the capacity toup-/down-convert near-infrared light (NIR)/X-ray to luminescence in the ultraviolet/visible region fortype-I PDT with minimized oxygen-tension dependency or developed Fe-based nanomaterials for chemodynamic therapy (CDT) without external energy and oxygen participation for efficient free radical killing of deep tumors. The third strategy involves exploiting hypoxia. The unique biological characteristics of hypoxia are exploited to activate nanoagents for new therapies. To address the discrepancy between the nanoagents' demand and supply within the hypoxia region, a smart "molecule-nano" medicine that stays small-molecule-like in the bloodstream and turns into self-assembled nanovesicles after entry into the hypoxia region was constructed for hypoxia-adaptive photothermal therapy (PTT). In addition to traditional anti-angiogenesis therapy, we prepared Mg2Si nanoparticles by a special self-propagating high-temperature synthesis approach. These nanoparticles can directly remove the intratumoral oxygen via the oxidation reactions of Mg2Si and later efficiently block the rapid reoxygenation via tumor blood vessels by the resultant SiO2 microsheets for cancer starvation therapy. Taken together, these findings indicate that nanomaterials will assume a valuable role for anticancer exploration based on either their properties to make up oxygen deficiency or the use of hypoxia for therapeutic applications.

Cu-based catalysts are optimal for the electroreduction of CO2 to generate hydrocarbon products. However, controlling product distribution remains a challenging topic. The theoretical investigations have revealed that the coordination number (CN) of Cu considerably influences the adsorption energy of *CO intermediates, thereby affecting the reaction pathway. Cu catalysts with different CNs were fabricated by reducing CuO precursors via cyclic voltammetry (Cyc-Cu), potentiostatic electrolysis (Pot-Cu), and pulsed electrolysis (Pul-Cu), respectively. High-CN Cu catalysts predominantly generate C2+ products, while low-CN Cu favors CH4 production. For instance, over the high-CN Pot-Cu, C2+ is the main product, with the Faradaic efficiency (FE) reaching 82.5% and a partial current density (j) of 514.3 mA cm–2. Conversely, the low-CN Pul(3)-Cu favors the production of CH4, achieving the highest FECH4 value of 56.7% with a jCH4 value of 234.4 mA cm–2. In situ X-ray absorption spectroscopy and Raman spectroscopy studies further confirm the different *CO adsorptions over Cu catalysts with different CN, thereby directing the reaction pathway of the CO2RR.

Abstract Regulating the binding effect between the surface of an electrode material and reaction intermediates is essential in highly efficient CO 2 electro‐reduction to produce high‐value multicarbon (C 2+ ) compounds. Theoretical study reveals that lattice tensile strain in single‐component Cu catalysts can reduce the dipole–dipole repulsion between *CO intermediates and promotes *OH adsorption, and the high *CO and *OH coverage decreases the energy barrier for C−C coupling. In this work, Cu catalysts with varying lattice tensile strain were fabricated by electro‐reducing CuO precursors with different crystallinity, without adding any extra components. The as‐prepared single‐component Cu catalysts were used for CO 2 electro‐reduction, and it is discovered that the lattice tensile strain in Cu could enhance the Faradaic efficiency (FE) of C 2+ products effectively. Especially, the as‐prepared Cu TPA catalyst with high lattice tensile strain achieves a FE C2+ of 90.9 % at −1.25 V vs. RHE with a partial current density of 486.1 mA cm −2 .